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以ARM、DSP、MIPS为代表的新一代嵌入式芯片基于精简指令集具有指令简单丰富、执行速度快、实时性强、片上资源丰富、硬件浮点运算等优点,非常适合数控领域的开发和研究,并且微控制器和处理器开发手段和调试平台越来越完善,嵌入式实时操作系统的广泛应用,对微控制系统的开发提供了良好的任务管理平台和底层驱动平台,这为上层软件模块的可靠简便开发和管理提供了有力的保证。本文在对国内外数控机床现状及发展趋势研究与分析和对开放式嵌入式数控理论研究的基础上,针对传统基于IPC的CNC系统结构复杂、成本高、硬件冗余且无法裁剪,功耗大且可靠性低等缺点,提出并设计实现了嵌入式数控冲床系统,并给出了软硬件体系结构的设计。硬件系统采用ARM+DSP的平台,ARM作为操作和管理模块的主控芯片,外部扩展SDRAM、NorFlash、NandFlash作为存储部分,采用RTL8019AS芯片扩展网络模块,从而方便网络化开发,另外为方便加工代码的传输,采用SL811HST扩展USB主模块,实现了移动U盘的读写及热插拔。DSP作为运动控制模块的主控芯片,通过I/O模块与伺服驱动器和机床I/O相连,完成机床的运动控制。软件系统采用了开放源代码的嵌入式实时操作系统μC/OS-Ⅱ并移植了轻量级TCP/IP协议栈LwIP及嵌入式FAT16文件系统,构成了基本的软件开发环境。考虑到数控冲床的实时性要求高以及ARM、DSP本身的通信接口,提出并设计实现了基于串口的通信协议。结合数控冲床和嵌入式系统的特点,操作和管理模块设计实现了基本的人机交互、本地NC代码文件管理、NC代码编辑器和NC代码解释器,通过对USB协议和SL811HST芯片驱动的研究,实现了对移动U盘文件的管理,并具有网络化功能。运动控制模块通过调用各子模块程序实现插补、间歇补偿、进给控制及各项机床运动控制。设计实现的嵌入式数控冲床系统克服了当前数控冲床系统的缺陷,具有通用性强、可靠性强、系统灵活、性价比高等优点,符合开放性数控系统的发展需要。